토요타 연구소의 혁신적인 휴머노이드, Punyo: 로봇 조작의 새로운 지평을 연다.

 

로봇 조작의 전통적인 개념은 주로 그리퍼나 기타 엔드 이펙터(예: 손가락 등)를 사용하여 물체와 상호작용하는 기계를 다루는 것이다. 이러한 접근방식은 간단하고 효율적인 작업에는 적합할 수 있지만, 인간처럼 크고 무거운 물체를 다루는 데는 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하고자 토요타 연구소(TRI)에서 개발한 새로운 휴머노이드 로봇, Punyo는 로봇조작기술에 새로운 혁신을 불어넣고 있다.

Punyo는 특히 부드러운 몸체를 사용하여 로봇이 물체를 다루는 방법을 재정의한다. 이 혁신적인 설계는 그동안 그리퍼만으로는 해결하기 어려웠던 다양한 형태와 크기의 물체를 더욱 유연하게 다룰 수 있도록 해준다.

Punyo의 주요 특징과 기능

1. 유연한 몸체 구조: Punyo의 가장 큰 특징은 그의 부드러운 몸체다. 이는 물체를 더욱 넓은 면적으로 포근하게 안아서 조작할 수 있다는 것을 의미하며, 이로 인해 물체에 가하는 압력이 분산되어 물체를 더욱 안전하게 다룰 수 있다.

2. 고도의 적응성: Punyo는 자신의 몸체를 사용하여 다양한 크기와 형태의 물체에 적응할 수 있다. 이는 특히 비정형적이거나 불안정한 물체를 안정적으로 다룰 필요가 있을 때 중요한 역할을 한다.

3. 강화된 인터랙션 능력: 이 로봇은 물체를 단순히 들어 올리고 이동시키는 것을 넘어서, 물체와의 상호작용을 통해 복잡한 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 부드러운 몸체를 이용한 압력 조절로 더욱 섬세한 작업이 가능하다.

Punyo의 가능성과 미래

Punyo의 개발은 로봇 조작의 미래에 매우 중요한 발전을 나타낸다. 이 로봇은 제조, 의료, 구조 작업 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 특히 재난 지역에서의 구조 작업과 같이 인간이 접근하기 어려운 환경에서의 작업에 획기적인 개선을 가져올 수 있다.

Punyo는 로봇이 인간과 같은 방식으로 물체를 다룰 수 있도록 하는 기술의 진전을 상징한다. 이는 로봇 공학 분야에 있어 크게 뻗어 나가는 한 걸음이며, 미래의 로봇이 인간 사회와 더욱 긴밀하게 협력하게 되는 데 결정적인 역할을 할 것으로 기대된다.

 

 

로봇 조작에 대해 생각할 때 기본적으로 그리퍼, 즉 조작기(예: 손가락이나 기타 엔드 이펙터 )를 사용하여 객체와 상호 작용하는 로봇에 대해 생각하는 것이 기본입니다. 하지만 대부분의 인간에게 있어 물체와 상호 작용하는 것은 훨씬 더 복잡할 수 있으며, 크거나 무겁거나 어색한 물체를 다루는 데 편리한 신체 부위를 사용합니다.

로봇 조작에 대한 다소 제한된 정의는 실제로 로봇 공학의 잘못이 아닙니다. 조작이라는 단어 자체는 물건을 다루기 쉽다는 뜻의 라틴어에서 유래되었습니다. 따라서 이 용어 뒤에는 수천년 또는 2천만 년에 달하는 손 관련 관성이 있습니다. 캘리포니아주 로스알토스에 본사를 둔 토요타 연구소 (TRI) 는 새로운 휴머노이드인 Punyo 를 통해 더욱 광범위한 시각을 갖고 있습니다. Punyo 는 부드러운 몸체를 사용하여 그리퍼만으로는 관리하기 거의 불가능한 물체를 조작하는 데 도움을 줍니다.

"의인화된 구현을 통해 우리는 신체적 지원, 비언어적 의사소통, 의도, 예측 가능성 및 신뢰와 같은 사회적 상호 작용의 복잡성을 탐색할 수 있습니다."—ALEX ALSPACH, TOYOTA RESEARCH INSTITUTE(TRI)

Punyo는 TRI에서 단순한 그리퍼 로 시작했지만 아이디어는 항상 크고 질척거리는 인간형으로 확장하는 것이었으므로 다음은 질퍽한 T-HR3 의 컨셉 아트 입니다.

 

이 컨셉 이미지는 Toyota의 T-HR3 휴머노이드가 "거품화"되었을 때 어떤 모습일지 보여줍니다. 트라이

 

“TRI의 Punyo 기술 책임자인 Alex Alspach 는 “우리는 '버블화'라는 용어를 사용합니다 . Alspach는 위의 컨셉 아트가 Punyo 휴머노이드의 최종 모습을 반드시 반영하지는 않지만 “우리에게 몇 가지 물리적 제약과 디자인 언어를 제공했습니다. 또한 이는 미래 로봇과 기존 로봇이 조작을 위해 몸 전체를 최대한 활용할 수 있도록 강화하고 활성화할 수 있는 일반적인 하드웨어 및 소프트웨어 솔루션을 추구한다는 생각을 강화했습니다."

 

 

이 버전의 Punyo는 "전신" 조작에 능숙하지는 않지만 감지와 순응을 모두 제공하는 공기 주머니로 덮여 있는 팔과 가슴을 사용하여 많은 작업을 수행할 수 있습니다.

이러한 동작 중 다수는 매우 인간과 유사해 보입니다. 인간이 사물을 조작하는 방식이기 때문입니다. 인간형 창고 로봇에 너무 많은 그늘을 던지지 말고 위의 비디오에서 지적한 것처럼 우리 앞에 뻗은 손만 사용하여 물건을 들어 올리는 것은 인간이하는 방식이 아닙니다. 추가 지원을 제공하면 들어 올리는 것이 더 쉬워집니다. 그러나 이는 로봇의 경우 사소한 문제가 아닙니다. 왜냐하면 대부분의 로봇 조작자가 세상을 처리하는 방식과 같이 견고한 점 접촉 간의 상호 작용이 상당히 잘 이해되어 있기 때문입니다. 크고 질퍽한 물체와 함께 크고 질퍽한 표면을 혼합에 넣으면 대부분의 로봇이 준비하지 못한 것입니다.

"소프트 로봇은 단일 지점에서 세계와 상호 작용 하지 않습니다 ."—RUSS TEDRAKE, TRI

Alspach는 "현재의 로봇 조작은 자동차 부품과 대형 도구를 엔드 이펙터로 움직이는 크고 강력한 산업용 로봇에서 발전했습니다."라고 말합니다. “인간의 형태에서 영감을 얻는 것이 현명하다고 생각합니다. 우리는 손으로 대부분의 일상 작업을 수행할 수 있을 만큼 강하지만 크고 무거운 물체가 다가올 때 팔을 감싸고 감싸는 방법을 창의적으로 생각해야 합니다. 그것을 들어올릴 수 있도록 우리 몸을 위치시키세요.”

로봇은 주로 로봇 방식의 로봇 폼 팩터를 사용하여 크고 무거운 물체를 들어 올리는 것으로 유명합니다. 그렇다면 인간 폼 팩터의 장점은 무엇입니까? 물론 이 질문은 Punyo의 범위를 훨씬 뛰어넘는 것이지만, 우리는 Punyo 팀이 휴머노이드에 대해 어떻게 생각하는지 알고 싶었고 재미를 위해 그들에게 몇 가지 질문을 더 던졌습니다.

IEEE 스펙트럼 : 그렇다면 왜 휴머노이드인가?

Alspach: 휴머노이드 로봇은 몇 가지 중요한 상자를 확인합니다. 우선 우리가 작업하려는 환경은 인간을 위해 만들어졌기 때문에 인간형 형태는 로봇이 주변 공간과 도구를 활용하는 데 도움이 됩니다. 독립적으로 TRI의 여러 팀은 식료품 쇼핑 및 음식 준비와 같은 작업을 위한 이중 수동 시스템에 집중했습니다. 이 팔 사이에 있는 가슴은 큰 물체를 조작하는 데 유용한 접촉 표면을 제공하는 간단한 추가 기능입니다. 또한, 우리의 인간-로봇 상호 작용(HRI) 팀은 우리가 가장 도움을 주기를 기대하는 노인들을 대상으로 광범위한 연구를 수행해 왔으며 계속해서 수행하고 있습니다. 의인화 된 구현을 통해 우리는 신체적 지원, 비언어적 의사 소통, 의도, 예측 가능성 및 신뢰와 같은 사회적 상호 작용의 복잡성을 탐색할 수 있습니다.

 

 

"우리는 고도로 정밀한 작업이 아니라, 강력한 전략이 물체를 안정화하고 제어하는 ​​데 도움이 되고 약간의 엉성함이 자산이 될 수 있는 총체적인 전신 조작에 중점을 둡니다."—ALEX ALSPACH, TRI

거품형 로봇을 사용하면 더 어려운 일이 발생합니까?

Russ Tedrake, 로봇공학 연구 담당 부사장: 로봇이 한 지점에서 세계와 상호 작용하는 것으로 생각한다면(예를 들어 임피던스 제어의 표준 관점) 로봇과 세계 사이에 부드럽고 수동적인 스프링을 직렬로 배치하면 됩니다. 성능을 제한합니다. 이는 제어 대역폭을 줄입니다. 그러나 그러한 견해는 더 중요한 점을 놓치고 있다. 소프트 로봇은 단일 지점에서 세계와 상호 작용 하지 않습니다 . 부드러운 재료는 재료 주위를 변형하여 접촉 역학을 근본적으로 변경합니다. 즉, 견고한 상호작용으로는 달성할 수 없는 접촉력과 모멘트를 허용하는 패치 접촉을 생성합니다.

Alspach: Punyo의 부드러움은 예를 들어 팔이나 손가락에 고무 패드가 있는 다른 조작 플랫폼에 비해 극단적입니다. 이러한 준수는 우리가 물체를 잡을 때 물체가 정확히 계획한 위치에 고정되지 않을 수 있음을 의미합니다. 예를 들어 해당 물체가 테이블 가장자리에 부딪히면 물체가 우리가 잡을 수 있는 범위 내에서 움직일 수 있습니다. 이러한 이유로 촉각 감지는 우리가 조작하는 물체의 상태를 측정하고 제어하는 ​​방법을 탐구할 때 우리 솔루션의 중요한 부분입니다. 우리는 고도로 정밀한 작업이 아닌 총체적인 전신 조작에 초점을 맞춥니다. 여기서 강력한 전략은 물체를 안정화하고 제어하는 ​​데 도움이 되며 약간의 엉성함은 자산이 될 수 있습니다.

규정 준수는 소프트웨어를 포함한 다양한 방법으로 수행될 수 있습니다. 단순히 물렁물렁하게 행동하는 로봇이 아니라 물리적으로 물렁물렁한 로봇을 갖는 것이 왜 중요한가요?

Punyo 기술 책임자 Andrew Beaulieu: 우리는 수동적 준수와 능동적 준수가 상호 배타적인 것으로 간주되어서는 안 된다고 생각합니다. 특히 로봇이 사람 근처와 공간에서 작동하는 것을 고려할 때 물리적으로 물렁한 로봇을 갖는 데는 몇 가지 이점이 있습니다. 세상과 안전하게 접촉할 수 있는 로봇이 있으면 상호 작용과 탐험의 길이 열립니다. 또한 로봇에 호환 재료를 사용하면 로봇이 더 복잡한 관절 또는 작동 메커니즘을 포함하는 방식으로 복잡한 모양을 수동적으로 준수할 수 있습니다. 물체에 순응하면 물체와의 접촉 패치를 늘리고 힘을 분산시켜 일반적으로 더 견고한 그립을 만들 수 있습니다. 이러한 규정을 준수하는 표면을 통해 우리는 덜 정확할 수 있는 계획 및 제어 방법을 연구하고, 정확한 물체 위치 파악에 덜 의존하거나, 덜 정확한 제어 또는 감지 기능을 갖춘 하드웨어를 사용할 수 있습니다.

뿌뇨에게 안겨있는 기분은 어떤가요?

Kate Tsui, Punyo HRI 기술 책임자: Punyo는 소셜 로봇은 아니지만 포옹을 통해 놀라운 감정이 전해지며 상당히 편안함을 느낍니다. 푸뇨의 포옹은 오랫동안 만나지 못했고 놓아주고 싶지 않은 친한 친구가 오랫동안 지속적이고 포근하게 안아주는 것처럼 느껴집니다.

 

일련의 컨셉 이미지는 집에서 전신 조작이 유용할 수 있는 상황을 보여줍니다. 트라이

 

( 인터뷰 내용이 끝납니다. )

부드러움은 특히 상호 작용이 덜 구조적이고 예측하기 어려운 상업 또는 가정 환경에서 인간과 매우 가까운 위치에서 작업하는 이족 보행 휴머노이드에 필요한 조건이 될 수 있는 것처럼 보입니다. Alspach는 "특히 최근 학술 연구실 외부에서 휴머노이드가 폭발적으로 증가함에 따라 몸 전체를 사용하여 조작하는 더 많은 로봇이 곧 등장할 것이라고 생각합니다 ."라고 말했습니다. "유능한 범용 로봇 조작은 경쟁이 치열한 분야이며, 몸 전체를 사용하면 크고 무겁고 다루기 힘든 물체를 효율적으로 조작할 수 있는 능력이 잠금 해제됩니다."